CC BY
20
Вестник ДГТУ. Технические науки. №12, 2006 А-
Приборостроение
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ (РЭА), РАБОТАЮЩИХ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗКАХ
Исмаилов Т.А., д.т.н., профессор каф. Т и ОЭ Габитов И.А., аспирант каф. Т и ОЭ
Дагестанский государственный технический университет, г. Махачкала
Обеспечение теплового режима в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА) является основной задачей при проектировании и разработке радиоэлектронной аппаратура, которая в процессе эксплуатации подвергается однократным или повторно-кратковременным «пиковым» тепловым нагрузкам. Такие нагрузки возникают при резком возрастании собственного тепловыделения элементов РЭА. При воздействии «пиковых» тепловых нагрузок аппаратура не успевает выйти в стационарный тепловой режим. Для создания оптимальной по массе и габаритам системы охлаждения, используют теплоаккумулирующую способность конструкции или применяют специальные средства отвода тепла, с помощью которых можно обеспечить снижение скорости её разогрева и стабилизацию температурного режима наиболее мощных тепловыделяющих элементов РЭА.
Одним из эффективных средств отвода тепла является применение плавящихся веществ обладающих относительно большой теплотой фазовых превращений и позволяющих многократно их использовать при воздействии «пиковых» тепловых нагрузок.
Для стабилизации температурного режима разработано следующее устройство. Конструкция устройства приведена на рис. 1
Известно следующее устройство, описанное в [1]. Оно представляют собой тонкостенный металлический контейнер, заполненный рабочим веществом, на который устанавливаются тепловыделяющие элементы с хорошим тепловым контактом Тепло, рассеиваемое аппаратурой, поглощается за счет скрытой теплоты плавления вещества. Во время работы основная часть тепла, поглощается за счёт скрытой теплоты плавления вещества. При размещении элементов радиоэлектронной аппаратуры на поверхности металлической емкости процесс проплавления рабочего вещества осуществляется в вертикальном направлении от плоскости установки элемента радиоэлектронной аппаратуры только за счет процесса теплопроводности. При этом для обеспечения движения границы раздела твердой и жидкой фаз от крайнего верхнего до крайнего нижнего слоя рабочего вещества требуется постоянное увеличение температуры верхней оболочки относительно температуры плавления до температуры, обусловленной термическим сопротивлением толщины расплавленного рабочего вещества.
Недостатком описанного выше устройства является недостаточное развитие конвективных потоков в жидкой фазе рабочего вещества для контейнеров, имеющих относительно большую высоту.
Предлагаемое нами устройство позволило устранить вышеперечисленные недостатки за счёт внесения дополнений в конструкцию устройства.
Устройство содержит тонкостенный металлический контейнер 1, заполненный рабочим веществом 2, имеющим стабильную температуру плавления, совпадающую с температурой статирования размещенного на нем элемента радиоэлектронной аппаратуры 3. Внутри контейнера 1 установлен механизм для развития конвекции в жидкой фазе 4, имеющий форму «шнека», вращающегося вокруг своей оси за счёт электромоторов 5 находящихся вне ёмкости. Питание электромоторов электрической энергией осуществляется блоком управления 6, электрически связанным с датчиками температуры 7, размещенными в объеме рабочим вещества вблизи механизма для развития конвекции в жидкой фазе 4.
От воздействия окружающей среды элемент радиоэлектронной аппаратуры изолируется теплоизоляцией 8 .
Подвод электрической энергии
Рис.1.
Устройство работает следующим образом.
Тепло, поступающее от элемента радиоэлектронной аппаратуры 3, передается тонкостенному металлическому контейнеру 1 и через поверхность соприкосновения рабочему веществу 2. Далее одновременно происходит прогрев рабочего вещества 2 до температуры плавления и процесс плавления, связанный с появлением жидкой фазы рабочего вещества 2 и ее перемещением в вертикальной плоскости в направлении, противоположном размещению элемента радиоэлектронной аппаратуры 3.
До тех пор, пока жидкая фаза расплавленного рабочего вещества 2 не переместиться до места расположения датчика температуры 7, блок управления 6 не осуществляет подвод электрической энергии к механизму для развития конвекции в жидкой фазе 4. При проплавлении рабочего вещества 2 до места расположения датчика температуры 7, с последнего передается электрический сигнал на блок управления 6, которое начинает осуществлять питание электрической энергией электромоторы 5, которые начинают вращаться, приводя в действие механизм для развития конвекции в жидкой фазе 4. Вращение механизма для развития конвекции в жидкой фазе 4 в горизонтальной плоскости способствует появлению и развитию в жидкой фазе рабочего вещества 2 конвекции. При этом перенос тепла от нагреваемой верхней стенки тонкостенного металлического контейнера 1 к плавящейся при постоянной температуре поверхности раздела фаз осуществляется в основном не теплопроводностью, а за счет циркуляции снизу вверх и обратно нагретых и не нагретых слоев жидкости. Значение теплового сопротивления расплавленного слоя
рабочего вещества 2 при этом значительно снижается, что способствует повышению интенсивности теплообмена между стенкой металлического контейнера 1 и рабочим веществом 2.
При завершении работы элемента радиоэлектронной аппаратуры 3 будет происходить обратный процесс, т. е. по мере затвердевания рабочего вещества 2 и перемещении границы раздела фаз от поверхности, противоположной размещению радиоэлектронного элемента 3, к поверхности его установки, посредством блока управления 6 в соответствии с сигналами с датчика температуры 7 будет происходить отключение механизма для развития конвекции в жидкой фазе 4 от питания и соответственно исключение из процесса теплообмена в металлическом контейнере 1 с рабочим веществом 2.
Библиографический список:
1. Алексеев В.А. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. М.: Энергия, 1975.
